Los nanotubos orgánicos ONT son nanoestructuras tubulares compuestas de moléculas orgánicas que tienen propiedades únicas y han encontrado diversas aplicaciones, como materiales electroconductores y fotovoltaica orgánica. Un grupo de científicos de la Universidad de Nagoya ha desarrollado un método simple y efectivo paraformación de ONT covalentes robustas a partir de moléculas simples. Se espera que este método sea útil para generar una gama de materiales basados en nanotubos con propiedades deseables.
Kaho Maeda, Dr. Hideto Ito, Profesor Kenichiro Itami del Proyecto de Nanocarbono Molecular JST-ERATO Itami y el Instituto de Biomoléculas Transformativas ITbM de la Universidad de Nagoya, y sus colegas informaron en el Journal of the American Chemical Society, sobre el desarrollo de una estrategia nueva y simple, "hélice a tubo" para sintetizar nanotubos orgánicos covalentes.
Los nanotubos orgánicos ONT son moléculas orgánicas con nanoestructuras tubulares. Las nanoestructuras son estructuras que oscilan entre 1 nm y 100 nm, y las ONT tienen una cavidad de tamaño nanométrico. Se han informado diversas aplicaciones de ONT, incluidos materiales de reconocimiento molecular, iones transmembranacanales / sensores, materiales electroconductores y energía fotovoltaica orgánica. La mayoría de los ONT se construyen mediante un proceso de autoensamblaje basado en interacciones débiles no covalentes, como enlaces de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas e interacciones π-π entre anillos aromáticos.interacciones débiles, la mayoría de las ONT no covalentes poseen una estructura relativamente frágil.
las ONT covalentes, cuyos esqueletos tubulares están reticulados por enlaces covalentes un enlace hecho al compartir electrones entre los átomos podrían sintetizarse a partir de las ONT no covalentes. Mientras que las ONT covalentes muestran una mayor estabilidad y resistencia mecánica que las ONT no covalentes,la estrategia sintética general para los ONT covalentes aún no se había establecido.
Un equipo dirigido por Hideto Ito y Kenichiro Itami ha logrado desarrollar un método simple y efectivo para la síntesis de ONT tubo covalentes robustos mediante una irradiación de luz operativamente simple de un polímero helicoidal hélice fácilmente accesible.La estrategia de "hélice a tubo" se basa en los siguientes pasos: 1 polimerización de una molécula pequeña monómero para hacer un polímero helicoidal seguido de, 2 reticulación inducida por la luz en pasos repetidos longitudinalmente en toda la hélice paraforman nanotubos covalentes.
Con su estrategia, el equipo diseñó y sintetizó polímeros helicoidales a base de diacetileno los acetilenos son moléculas que contienen triples enlaces carbono-carbono, poli m-fenilen dietinileno s poli-PDEs, que tiene cadenas laterales de amida quiral queson capaces de inducir un plegamiento helicoidal a través de interacciones de enlace de hidrógeno.
Los investigadores revelaron que la reticulación inducida por la luz en restos 1,3-butadiino alineados longitudinalmente un grupo de moléculas que contienen cuatro carbonos con enlaces triples en el primer y tercer carbonos podría generar la ONT covalente deseada ".la primera vez en el mundo que muestra que la reacción de polimerización fotoquímica de los diinos es aplicable a la reacción de reticulación de un polímero helicoidal ", dice Maeda, una estudiante graduada que realizó principalmente los experimentos.
Se espera que el método de "hélice a tubo" pueda generar una gama de materiales basados en ONT simplemente cambiando la unidad de areno anillo aromático en el monómero.
"Una de las partes más difíciles de esta investigación fue cómo obtener evidencia científica sobre las estructuras de poli-PDE y ONT covalentes", dice Ito, uno de los líderes de este estudio. "Teníamos poca experiencia con el análisis depolímeros y macromoléculas como los ONT. Afortunadamente, gracias al apoyo de nuestros colaboradores en la Universidad de Nagoya, que son especialistas en estos campos de investigación particulares, finalmente logramos caracterizar estas macromoléculas mediante diversas técnicas, incluyendo espectroscopía, difracción de rayos X y microscopía."
"Aunque nos tomó cerca de un año sintetizar la ONT covalente, tomó otro año y medio determinar la estructura del nanotubo", dice Maeda. "Estaba extremadamente emocionada cuando vi por primera vez la microscopía electrónica de transmisión TEM, que indicaban que realmente habíamos hecho la ONT covalente que esperábamos ", continúa.
"La mejor parte de la investigación para mí fue encontrar que la reticulación fotoquímica había tenido lugar en la hélice por primera vez", dice Maeda. "Además, se sabe que la reticulación fotoquímica generalmente ocurre en el sólidofase, pero pudimos demostrar que la reacción también tiene lugar en la fase de solución. Como las reacciones nunca antes se habían llevado a cabo, al principio tenía mis dudas, pero fue una sensación maravillosa lograr que la reacción funcionarala primera vez en el mundo. Puedo decir con seguridad que este fue un momento en el que realmente encontré interesante la investigación "
"Estábamos realmente entusiasmados de desarrollar este método simple pero poderoso para lograr la síntesis de ONT covalentes", dice Itami, director del proyecto JST-ERATO y director del centro de ITbM. "La" hélice a tubo "El método permite el diseño a nivel molecular y conducirá a la síntesis de varios ONT covalentes con diámetros fijos y longitudes de tubo con funcionalidades deseables ".
"Prevemos que los avances continuos en el método de" hélice a tubo "pueden conducir al desarrollo de varios materiales basados en ONT, incluidos los materiales electroconductores y los materiales luminiscentes", dice Ito. "Actualmente estamos trabajando enla metodología "helix-to-tube" y esperamos sintetizar ONT covalentes con propiedades interesantes para diversas aplicaciones ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Bio-Moléculas Transformativas WPI-ITbM, Universidad de Nagoya . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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